Page 31 - 电力与能源2024年第二期

周家玮，等：大型变电站巡检作业平台高精度移动控制装置的研制 171

图 2 高精度移动控制装置的硬件框架设计
冲捕捉端口和串行通信口，能很好地实现底层硬 图 3 整装效果

件的连接。传感器数据处理及指令收发板采用微 均通过串口实现，其中，传感器数据处理及指令收
控制单元（MCU）为 S12XS128 的电路板，具有大 发板需要实现两路串口的同时工作，一路获取上
级控制平台的指令并反馈各类传感数据，另一路
量的输入/输出（IO）接口、2 路串行通信端口、12
路模拟/数字（AD）端口等。 则需要对底层驱动板实现具体的运动控制及编码
2.4 硬件组装 传感数据的获取。
四 轮 移 动 底 座 尺 寸 为 405 mm×298 mm× 3.1 通信协议设计
160 mm，其内部电机为集成编码器的直流减速电 （1）两级电路板通信协议设计。通信协议涉

机 。 其 余 传 感 器 及 电 路 板 均 安 装 在 192 mm× 及 2 个部分，首先是底层驱动板和传感器数据处
188 mm×100 mm 的接线盒中，将接线盒安装在 理及指令收发板之间的通信。校验和字节为除校
四轮移动底盘顶部，作为本研究的主体——大型 验和本身以外字节的累加和，取低八位，用于接收
变电站巡检作业平台高精度移动控制装置。接线 端判断接收数据是否受到干扰。有效数据主要是
盒底部开孔，使编码器连接线、电源线连接至底层 对四个电机的转速控制。当接收到指令后，底层
的驱动板（A 板），并引出一路串口，连接至传感器 驱动板立即返回一帧数据。
数据处理及指令收发板（B 板），并将 B 板通过铜 （2）上层控制平台通信协议设计。上级控制
柱固定，安装在 A 板上层。同时在 B 板上预留一 平台根据传感器数据处理及指令收发板发送的指
路串口，安装 433M 无线串口收发模块，实现与上 令对移动平台的状态进行判断，并根据计算后的结

级控制平台的通信，将九轴传感器水平固定安装 果发送指令。上级控制平台获取到的数据由两个
在接线盒上。超声波传感器固定在接线盒外部， 部分组成，第一块 1~23 字节为底层驱动板返回的
考虑后续的扩展性，本研究将超声波传感器安装 数据，第二块 24~60 字节为其他传感器返回的数
在二维云台上 ，云台由 2 路舵机控制，接至 B 板 据，其中备用字节共 16 个，满足后续多个传感器的
PWM 端口，超声波传感器则接至普通的 IO 端口。 拓展。控制平台下发指令也由两部分组成，1~12
全部安装后，整体效果如图 3 所示。 字节数据为底层驱动板所需数据，13~20 字节主

要用于对传感器数据处理及指令收发板的控制。
3 高精度移动控制装置软件设计
3.2 程序设计
为实现高精度移动控制装置的功能，需要为 （1）底层驱动板程序设计。底层驱动板主要
底层驱动板和传感器数据处理及指令收发板编写 运用到两路定时中断和一路串口中断。其中，一
控制程序。为了验证控制装置的可行性，需要开 路定时中断用于安全保护，若长时间未接收到指
发一款后台控制软件予以观察。三者之间的联系 令，譬如上级控制平台或上级电路板在底盘运动